大学物理实验
直流非平衡电桥
编制:张平伟
直流非平衡电桥相对平衡电桥而言,在工程技术中应用更为广泛,比如有些电阻准确度要求不高,但需要连续快捷的测量,就要应用非平衡电桥。由于传感器的广泛应用,在非平衡电桥中,某一个臂或几个臂可以是传感元件,其阻值可随某一物理量的变化而相应改变,用非平衡电桥可以快速连续地测定其阻值的改变,因此可以得到该物理量的变化信息,从而完成一定的测量。
本实验即应用非平衡电桥测量金属电阻的温度系数。
直流非平衡电桥
实验仪器
实验原理
实验内容
操作要点
数据处理
问题思考
项目
实验原理
1、非平衡电桥
调节4个电阻,使、两点间等电势,则电桥处于平衡态。若某一个臂或几个臂是传感元件,其阻值可随待测物理量的改变而变化,电桥处于非平衡态,此时、之间电势不相等。电势差的大小反映了电阻的变化情况。若在两点间接入电流计,则有电流流过。测量两点间的不平衡电压(或电流),即可了解电路中电阻的变化情况,从而获得待测物理量的变化。
2、非平衡电桥工作原理
设
电桥平衡时
当电阻变化为
时,电桥失去平衡。
实验中所用数字电压表
且令
则有:
当
时
有
近似的线性关系:
设置
时,
。此时则有:
及
3、非平衡电桥的工作特性
(1)输出电压灵敏度
零点电压灵敏度:
(2)非线性误差
定义
4、金属电阻温度系数
对于多数金属电阻,随温度的升高阻值增加,在一定的温度范围内,二者的关系为:
对于本实验中所用的金属电阻,在-50℃~100℃的范围内, 变化很小,可视为常量:
因此得到实验公式:
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